基于陆战场的3S集成方法研究

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论文摘要

  1 引言

  陆战场态势信息是从战场地理环境数据和作战态势数据为基础,对数据进行处理、分析以及管理,同时对战场态势相关数据进行接收分析。其中,陆战场态势信息系统是建立在GIS基础上,对军用地图进行表达、处理,并通过军用标绘说明军事情况,明确双方力量部署、作战能力等,为指挥员制定作战计划提供决策辅助。

  RS技术的运用,让信息化战场更加丰富和精确。GPS的运用,可以让指挥员实时地看到人员、武器等轨迹的态势变化。如果将三者有效地结合运用在陆战场态势综合显示中,利用它们的准确性,多维性,动态性和直观性,让陆战场态势综合显示更加实时、逼真、准确为指挥员提供透明的、不间断和一致的战场态势信息以及对未来陆战场态势的预测。

  2 3S技术及其发展

  “3S”技术是GPS、RS、GIS及“3S”集成的有机结合。“3S”技术即利用GIS的查询、分析和处理能力,RS的快速、大范围获取地物信息特征,GPS快速定位和获取数据的能力,将三者结合,则构成了对数据的采集、更新、处理、分析以及决策支持。

  遥感技术是一种远距离、不接触的目标探测技术,通过对探测物体来获取目标信息,然后对所获取的信息进行加工处理,既而获取目标相应描述信息。在我国,遥感技术己经广泛应用于侦察、气象、地理、环境、农林业等。随着遥感技术的发展,各种高、中、低轨道结合,大、中、小卫星配合,以及新型航天遥感器的地面分辨率的不断提高,多光谱检测波段数不断增加,将能快速、及时地提供多种空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率的对地观测数据。

  GPS是一种卫星导航定位系统,它是对地球表层上的目标空间点进行三维定位测量,以及对飞行器及运载工具的导航,其主要技术内容包括卫星系统和地面接收系统,能够定位,导航,并获取高程信息。在我国,GPS的应用领域已经扩展到了大地测量、交通、航空摄影定位、资源的勘探等,给社会带来了巨大的效益。

  地理信息系统是指用于获取、储存、处理、分析和显示管理与地球表面位置相关数据的计算机信息系统。GIS可以快速、准确地对复杂地理信息进行空间分析来获取既定的信息。目前,GIS技术已经在环境监测、自然灾害防治、城市规划、水资源管理、农林业等领域得到了广泛的应用。“3S”集成就是对RS、GIS、GPS相互结合、相互补充,也当今信息技术发展的必然趋势。其中,任一技术独立使用避免不了各自的局限性。RS、GPS技术可以快速准确地获取空间信息和GIS技术强大的空间数据处理功能相结合,将实现对信息快速、全面、动态地管理。

  3 基于陆战场的3S集成方法研究

  3.1 GPS、GIS和RS技术集成构建方案

  陆战场态势信息采集获取的数据主要是传感器数据,定位报告系统数据,源数据。其数据特点决定了其潜在问题是数据精度不够高,更新数据慢等。

  卫星遥感技术,使得获取某地区的遥感图像数据日益容易,甚至可以根据需要及时获取某机场,港口等军事要地的精确数据。

  RS与GIS集成的基本出发点是RS可为GIS的数据更新提供稳定可靠的数据源。而GIS可以为RS影 像 提 供 区 域 背 景 信 息,提 高 其 解 译 精度。

  基于GIS搭建一个综合的陆战场环境显示平台,实时地显示地形环境信息,军事目标分布数据,在利用计算机图像处理系统自动处理RS影像并将结果传输到陆战场环境显示平台中。GPS与GIS的集成主要是利用GPS的实时空间定位数据以及GIS的地图数据和空间分析技术实现不同的应用目的。如图1所示。【图1】
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  图中通过将GPS接收机连接在具有GIS相关软件的PDA上,可以快速地显示接收机所在位置、实时显示其运动轨迹。可以为GIS提供空间数据的母数据,进而得到相应数据的子数据即周边连带数据。三者相集成构建方案如图2所示。【图2】
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  其中,遥感影像这里主要是利用ERDAS I-MAGINE进行信息提取与分析。

  GIS软件平台可利用ARCGIS也可借助其它军用或商用软件平台,只不过ARCGIS目前功能最强大,利用其对数据管理分析。同时利用GPS接收器将定位等信息传回,对相应数据进行应用获取态势信息。

  3.2 构建3S数据融合方案

  数据融合方案的构建,是结合源数据,RS影像数据以及GPS传回的定位信息数据,利用模块匹配方法,匹配矢量和栅格数据,运用金字塔影像数据查询和存取方法以及影像的分块和缓存处理方法,解决动态的刷新和漫游大数据量的遥感图像数据并解决战场地理环境信息与作战态势信息的融合与集成,特别是战场态势信息的获取、存储、管理与使用等问题。

  其中,模板匹配常用两对应区域的误差平方和【公式】
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  即模板与源图像进行比较,以确定在源图像中是否有与该模板相同或相似的区域。因此,可将陆战场态势数据信息分为元数据的仿真模拟和态势目标信息获取、管理、显示等利用GPS构建航迹进行表现并对相应动态目标进行模拟设计。其融合数据的集成模式如图3所示。其中,来自三者不同的数据利用数据处理平台将其转成相应格式存入综合数据库中,需要时再进行数据、图形的抽取,读入基本想定信息,标绘敌我双方力量部署,输入作战方案最后显示战场敌我态势。【图3】
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  4 结语

  文中介绍了3S的技术,对3S集成技术如何应用于陆战场态势进行了研究,通过对其中两者集成表现进行比较,给出了三者在陆战场态势中集成构建的方案,同时分析了数据进一步融合的方法,并探讨了三者数据融合的模式。
  
  参 考 文 献
  
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